BACKGROUND:The efficacy of cochlear implant performance depends, among many other factors, on the number of excitable spiral ganglion cells (SGCs) and the nerve-electrode interface. In earlier animal studies it has been demonstrated that neurotrophic factors are effective to improve SGC survival after experimentally induced deafness. With regard to their anti-inflammatoric and anti-proliferative effects, glucocorticoids (e. g. dexamethasone) are potentially interesting therapeutic agents to reduce connective tissue formation around the inserted electrode. The biological effects of a combined intervention of neurotrophic factors with steroids on SGCs are unknown. Therefore the objective of the study was to investigate possible trophic or even toxic effects of brain-derived neurotrophic factor (BDNF), glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and dexamethasone on neurite outgrowth of cultivated SGCs.METHODS:By using dissociated postnatal spiral ganglion cells (p3-5) for cultivation in the present study, the influence of the mentioned factors in various concentrations and combinations on neurite outgrowth of SGCs was analysed.RESULTS:Our results indicate significant trophic effects for BDNF (50 ng/ml) and a combination of BDNF with dexamethasone (100 ng/ml) on SGC neurite outgrowth. In contrast, single application of GDNF or dexamethasone in different concentrations caused no significant changes on neurite outgrowth when compared to the control condition.CONCLUSIONS:Neurite outgrowth induced by neurotrophic factors could not be observed to be reduced when dexamethasone is given at the same time. Therefore the demonstrated results provide a basis for further animal studies in this field of research.

Our data indicate that within a period of 26 days after deafening no detectable reduction of the GDNF-family member expression and their receptors was ascertainable on spiral ganglion cells by immunohistochemistry. Thus, a lack of neurotrophic factor expression is unlikely to be the only cause of spiral ganglion cell loss following deafening.

Background: Recent studies have shown that neurotrophic factors like BDNF, NT-3 and GDNF induce protective effects on spiral ganglion cells after noise- or drug-induced hearing loss. According to these studies it is suggested that deafness leads to a lack of neurotrophic factor or relating receptor expression in spiral ganglion cells, that has to be compensated by local cochlear application of these factors.Methods: In the present study we examined the expression pattern of members of the GDNF family (GDNF, Neurturin, Artemin, Persephin) and their relating receptors (Ret, GFRalpha1-3) as well as BDNF and trkB on spiral ganglion cells of normal hearing and experimentally deafened rats (10% neomycine). Indirect immunofluorescence was carried out to determine protein expression of these factors and their receptors 26 days following deafening.Results: Our results demonstrate neurotrophic factor and receptor expression on spiral ganglion cells of normal hearing as well as experimentally deafened animals.Conclusions: Our data indicate that within a period of 26 days after deafening no detectable reduction of the GDNF-family member expression and their receptors was ascertainable on spiral ganglion cells by immunohistochemistry. Thus, a lack of neurotrophic factor expression is unlikely to be the only cause of spiral ganglion cell loss following deafening.

Seit einigen Jahren liegt ein Schwerpunkt der Innenohrforschung in der Aufklarung der Effekte Neurotropher Faktoren (NTF) auf Spiralganglienzellen (SGZ). In verschiedenen Studien wurden fur diese Faktoren protektive und trophische Effekte auf Spiralganglienzellen nachgewiesen. Fur den Erfolg einer Cochlea-Implantat (CI) Versorgung ist die Anzahl der einer elektrischen Reizung durch das Implantat zur Verfugung stehenden SGZ entscheidend. Durch Applizierung Neurotropher Faktoren in das Innenohr konnte das in Folge von Horminderung oder Ertaubung fortschreitende Zugrundegehen der SGZ gestoppt werden. Dies wurde die Anzahl der einer Reizung durch das CI zur Verfugung stehenden SGZ auf hohem Niveau konstant halten und dadurch zu einem verbesserten Erfolg einer Cochlea-Implantat Versorgung beitragen. In der vorliegenden Studie wurden die Faktoren der GDNF-Familie (GDNF, Artemin, Persephin, Neurturin) sowie deren Rezeptoren mittels Immunfluoreszenztest an histologischen Schnitten der Cochlea adulter Ratten und neonataler Ratten (p 3–5) untersucht. Dazu wurden die Cochleae praparatorisch dargestellt und zur Anfertigung von Paraffinschnitten weiterverarbeitet. Die Immunfluoreszenzfarbung erfolgte unter Verwendung antigenspezifischer Primarantikorper (rabbit IgG, 1: 40) und einem FITC-konjugierten Sekundarantikorper (goat-anti-rabbit IgG, 1:50). Unsere Ergebnisse bestatigen den Nachweis von GDNF und seinen Rezeptoren GFRalpha1 und Ret in Spiralganglienzellen sowohl von adulten als auch von neonatalen Ratten. Die Untersuchung der ubrigen Mitglieder der GDNF-Familie lasst darauf schliesen, dass auch Artemin eine Rolle hinsichtlich des Spiralganglienzelluberlebens spielen konnte und machen es zu einem interessanten Kandidaten fur weitere Untersuchungen. Korrespondierender Autor: Verena Scheper HNO-Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover E-Mail: Kreter.Friederike@mh-hannover.de

Cochlear implant performance depends on the number of surviving excitable auditory neurons and prevention of degradation of nerve–electrode interaction caused by adverse tissue reactions. Glucocorticoids and neurotrophic factors are promising options for a possible therapeutic intervention. Neurons dissociated from the spiral ganglion of rats (3–5 days old) were cultivated with addition of brain-derived neurotrophic factor, glial cell line-derived neurotrophic factor and the corticosteroid dexamethasone in various concentrations (25, 50, 100 ng/ml) and in combination with each other (100 ng/ml). The results suggest that a combination of brain-derived neurotrophic factor and glial cell line-derived neurotrophic factor does not enhance spiral ganglion cell survival significantly when compared with single brain-derived neurotrophic factor treatment (100 ng/ml). In addition, dexamethasone application did not interfere with the survival-promoting effects of brain-derived neurotrophic factor or glial cell line-derived neurotrophic factor.

Hörminderung und Ertaubung stellen sich morphologisch in einem Verlust der Haarzellen und einer Degeneration der Spiralganglienzellen dar. Für die erfolgreiche Versorgung betroffener Personen mit einem Cochlea-Implantat (CI) ist es entscheidend, möglichst viele dieser Spiralganglienzellen zu erhalten und dafür zu sorgen, dass eine optimale Nerv-Elektroden-Interaktion hergestellt wird. Besonders Neurotrophe Faktoren (NTF) wie GDNF oder NT-3 sind in dieser Hinsicht von Interesse, da diesen Faktoren ein protektiver Effekt auf Spiralganglienzellen zugeschrieben wird. Über die detaillierten molekularen Mechanismen, die eine Kultivierung von Spiralganglienzellen in Anwesenheit von Neurotrophen Faktoren hervorruft, ist bislang wenig bekannt. Insbesondere das Expressionsverhalten der entsprechenden Rezeptoren unter Neurotrophingabe ist noch unzureichend untersucht. In der vorliegenden Studie werden sowohl Spiralganglienzellexplantate als auch Spiralganglienzellsuspensionen 3–5 Tage alter Ratten für 72 Stunden in Kultur gehalten. Dem Zellkulturmedium werden verschiedene NTF (GDNF, BDNF, aFGF, NT-3) zunächst getrennt und später auch in Kombination zugefügt, wobei zunächst die Konzentration ermittelt wird, die einen maximalen protektiven bzw. trophischen Effekt hervorruft. Zur Untersuchung der durch die Neurotrophingabe hervorgerufenen molekularen Effekte wird das Expressionsverhalten von GDNF und seinen Rezeptoren c-Ret und GFRa1 mittels semiquantitativer RT-PCR analysiert. Als Untersuchungsmaterial dient das in den Zellkulturversuchen generierte Spiralganglienzellmaterial.

Die Effizienz der Cochlea-Implantate zur Versorgung Hörbehinderter ist abhängig von der Vitalität und der Anzahl erregbarer Nervenfasern. Studien zeigten, dass der Verlust der Sinneszellen mit der Degeneration der Spiralganglienzellen (SGC) einhergeht. Es ist daher von größtem klinischem Interesse, die Lebensfähigkeit der SGC zu erhalten. Eine zentrale Rolle in der Entwicklung und Vitalität neurosensorischer Systeme spielen neurotrophe Faktoren (NTF), deren detaillierte molekulare Mechanismen im Innenohr jedoch nur wenig erforscht sind. In dieser Studie wurden Gen- und Proteinexpressionsanalysen von glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), Persephin, Artemin und Neurturin, deren Rezeptoren (GFRa1-GFRa4, c-ret), brain-derived neurotrophic factor (BDNF) und dessen Tyrosinkinase-Rezeptoren trkA-trkC, sowie Fibroblasten Wachstumsfaktor 1 (FGF1) im Innenohr ertaubter Ratten durchgeführt. 26 Tage nach der Ertaubung durch Injektion von Neomycin in das Innenohr wurden den ertaubten und unbehandelten Ratten Colliculus inferior und Modiolus entnommen und deren RNA und zellulären Proteine extrahiert. Während die RNA-Expressionsanalyse semiquantitativ durch RT-PCR erfolgte, wurde der Proteinstatus in den Geweben mittels Western-blotting bestimmt. Die Lokalisierung der gewebespezifischen Proteinexpression erfolgte immunhistochemisch. Die Ergebnisse der Expressionsstudien vermitteln ein umfassendes Verständnis der NTF-Signalwege und der Reparaturmechanismen in der Cochlea und eröffnen so Perspektiven für neuartige Innenohrtherapien.